I den kinesiske science fiction-film The Wandering Earth, der for nylig blev frigivet på Netflix, forsøger menneskeheden at ændre jordens bane ved hjælp af enorme thrustere for at undslippe den ekspanderende sol - og forhindre en kollision med Jupiter.
Scenariet kan en dag gå i opfyldelse. Om fem milliarder år vil solen løbe tør for brændstof og udvide, sandsynligvis indhylle Jorden. En mere øjeblikkelig trussel er en global opvarmningsapokalypse. At flytte Jorden til en bredere bane kan være en løsning - og det er muligt i teorien.
Men hvordan kunne vi gøre noget ved det, og hvad er de tekniske udfordringer? Lad os antage af argumentets skyld, at vi sigter mod at flytte Jorden fra dens nuværende bane til en bane 50% længere fra solen, svarende til Mars '.
Vi har udviklet teknikker til at bevæge små kroppe - asteroider - fra deres bane i mange år, hovedsageligt for at beskytte vores planet mod påvirkninger. Nogle er baseret på en impulsiv og ofte destruktiv handling: en nukleare eksplosion nær eller på overfladen af asteroiden eller en "kinetisk påvirker", for eksempel et rumfartøj, der kolliderer med asteroiden med høj hastighed. Disse er tydeligvis ikke anvendelige på Jorden på grund af deres destruktive natur.
Andre teknikker involverer i stedet et meget blidt, kontinuerligt skub over lang tid, leveret af en slæbebåd, der er anbragt på overfladen af asteroiden, eller et rumfartøj, der svever nær det (skubber gennem tyngdekraften eller andre metoder). Men dette ville være umuligt for Jorden, da dens masse er enorm sammenlignet med selv de største asteroider.
Elektriske thrustere
Vi har faktisk allerede bevæget jorden fra dens bane. Hver gang en sonde forlader Jorden til en anden planet, overfører den en lille impuls til Jorden i den modsatte retning, svarende til rekylen til en pistol. Heldigvis for os - men desværre med det formål at bevæge jorden - er denne effekt utroligt lille.
SpaceXs Falcon Heavy er det mest kapable køretøj i dag. Vi har brug for 300 milliarder milliarder lanceringer på fuld kapacitet for at opnå kredsløbskiftet til Mars. Materialet, der udgør alle disse raketter, svarer til 85% af Jorden, hvilket kun efterlader 15% af Jorden i Mars kredsløb.
En elektrisk thruster er en meget mere effektiv måde at fremskynde masse på - især iondrev, der fungerer ved at skyde en strøm af ladede partikler ud, der driver fartøjet fremad. Vi kunne pege og skyde en elektrisk thruster i bagenden af Jordens bane.
Den store thruster skal være 1.000 kilometer over havets overflade, ud over Jordens atmosfære, men stadig solidt fastgjort til Jorden med en stiv bjælke for at overføre skubkraften. Når en ionstråle fyres med 40 kilometer pr. Sekund i den rigtige retning, er vi stadig nødt til at skubbe ud ækvivalentet af 13% af jordens masse i ioner for at flytte de resterende 87%.
Sejler på lys
Når lys bærer fart, men ingen masse, kan vi muligvis også kontinuerligt drive en fokuseret lysstråle, såsom en laser. Den krævede kraft blev opsamlet fra solen, og ingen jordmasse ville forbruges. Selv ved hjælp af det enorme 100GW-laseranlæg, der er planlagt af Breakthrough Starshot-projektet, der sigter mod at drive rumfartøjer ud af solsystemet for at udforske nabostjerner, vil det stadig tage tre milliarder milliarder år med kontinuerlig brug for at opnå den orbitalændring.
Men lys kan også reflekteres direkte fra solen til Jorden ved hjælp af et solsejl, der er placeret ved siden af Jorden. Forskere har vist, at det ville have brug for en reflekterende skive, der er 19 gange større end Jordens diameter for at opnå den orbitalændring over en tidsperiode på en milliard år.
Interplanetær billard
En velkendt teknik til to kredsende kroppe til at udveksle momentum og ændre deres hastighed er med en tæt passage eller tyngdekraften. Denne type manøvre er blevet udbredt brugt af interplanetære sonder. F.eks. Rosetta-rumfartøjet, der besøgte kometen 67P i 2014-2016, under sin ti-årige rejse til kometen, passeret to gange i nærheden af Jorden, i 2005 og 2007.
Som et resultat overførte Jordens tyngdekraftfelt en betydelig acceleration til Rosetta, hvilket ville have været uopnåeligt udelukkende ved hjælp af thrustere. Som følge heraf modtog Jorden en modsat og lige impuls - selvom dette ikke havde nogen målbar effekt på grund af Jordens masse.
Men hvad nu hvis vi kunne udføre en sejlbillede ved hjælp af noget meget mere massivt end et rumfartøj? Asteroider kan helt sikkert omdirigeres af Jorden, og selv om den gensidige virkning på Jordens bane vil være lille, kan denne handling gentages adskillige gange for i sidste ende at opnå en betydelig ændring af Jorden bane.
Nogle regioner i solsystemet er tæt med små kroppe som asteroider og kometer, hvis masse af mange er lille nok til at blive flyttet med realistisk teknologi, men stadig større størrelsesordrer end hvad der realistisk kan lanceres fra Jorden.
Med præcist baneudformning er det muligt at udnytte den såkaldte "leverv-gearing" - en lille krop kan skubbes ud af sin bane og som et resultat svinge forbi Jorden, hvilket giver en meget større impuls til vores planet. Dette kan virke spændende, men det er blevet anslået, at vi har brug for en million sådanne asteroide tæt passager, som hver er placeret med nogle få tusind år fra hinanden, for at holde trit med solens ekspansion.
Dommen
Af alle tilgængelige indstillinger forekommer det at bruge flere asteroide sejlbilleder det mest opnåelige lige nu. Men i fremtiden kan udnyttelse af lys muligvis være nøglen - hvis vi lærer, hvordan man bygger gigantiske rumstrukturer eller super-magtfulde laserarrays. Disse kan også bruges til rumforskning.
Men selvom det teoretisk er muligt og måske en dag er teknisk muligt, kan det faktisk være lettere at flytte vores arter til vores planetariske nabo, Mars, der overlever solens ødelæggelse. Vi er trods alt allerede landet på og rovet overfladen flere gange.
Efter at have overvejet hvor udfordrende det ville være at bevæge jorden, koloniserer Mars, gør den beboelig og flyttede jordens befolkning der over tid, lyder det måske ikke så vanskeligt.
Matteo Ceriotti, lektor i rumsystemteknik, University of Glasgow
